CN116631716A - 一种可变电阻器件的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明申请公开了一种可变电阻器件的制作方法，包括以下步骤：蚀刻步骤：提供具有电极层和可变层的板材，蚀刻第一电极层，形成切割道口，可变层部分表面暴露于切割道口；让位槽形成步骤：沿切割道口切割可变层，形成让位槽，第二电极层部分表面暴露于让位槽，让位槽宽度＜切割道口宽度，避免第一电极层和可变层的拉丝相互粘连；让位台阶形成步骤：于让位槽处继续切断第二电极层，形成器件单元，切割后边缘外伸的第二电极层构成让位台阶，本申请由于让位台阶的外伸和让位槽的让位空间，拉丝不会直接接触到中部的可变层，不会对周边线路产生影响，在第二电极层蚀刻出缺口，第二电极层拉丝减少，切割皱褶减少。

Description

一种可变电阻器件的制作方法

技术领域

本发明申请属于可变电阻器件技术领域，尤其涉及一种可变电阻器件的制作方法。

背景技术

可变电阻是指阻值可以调整的电阻器件，用于需要调节电路电流或需要改变电路阻值的场合，可以改变信号发生器的特性，如使灯光变暗，启动电动机或控制它的转动速度等，或者使用在其他消费类电子场景，根据用途的不同，可变电阻的电阻材料可以是金属丝、金属片等其他材料，在半导体领域，两面涂覆金属层，中间间隔复合材料的芯板颗粒可以作为可变电阻的保护器或可控电阻，中间的复合材料又可称为芯材，该种可变电阻器件的工作原理为：当温度升高或者降低时，复合材料的芯材膨胀或者收缩，导致电阻值增加或减小，从而电路断开或接通。

这种芯板可变电阻的结构如附图1所示，制作时，需要将大块的芯板用膜贴在载板上固定好之后，再使用切割刀在切割道的位置垂直于芯板表面切割为大小合适的单元件，而常规的切割方式有两种，第一种方式：直接使用切割刀按需切割出大小合适的芯板，由于上下表层金属层的存在，切割时，金属层容易出现拉丝的情况，金属拉丝会在切割刀的切割带动下延伸，所以上层的金属层拉丝和下层的金属层拉丝会延伸至中间的芯材层，金属拉丝与芯材层连接，金属层的电阻值几乎是固定不变的，且电阻值较小，具有良好的导电性能，电路一直处于接通状态，影响芯材电阻可变的特性；第二种方式：在切割道处将芯板的上下两层金属层蚀刻出缺口，缺口关于切割道左右对称，然后使用切割刀或者激光直接在缺口处切割芯材，但由于芯材厚度薄，切割容易出现皱褶变形，且缺口处不与膜接触，切割时振动不稳，容易飞料，影响良率。

故提供一种无拉丝、高良率的可变电阻器件的制作方法成为亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述现有技术中的问题，本发明申请提供了一种可变电阻器件的制作方法。

为实现上述目的，本发明申请提出的一种可变电阻器件的制作方法，包括以下步骤：

蚀刻步骤：提供具有电极层和可变层的板材，蚀刻第一电极层，形成切割道口，可变层部分表面暴露于切割道口；

让位槽形成步骤：沿切割道口切割可变层，形成让位槽，第二电极层部分表面暴露于让位槽，让位槽宽度＜切割道口宽度，避免第一电极层和可变层的拉丝相互粘连；

让位台阶形成步骤：于让位槽处继续切断第二电极层，形成器件单元，切割宽度＜让位槽宽度，切割后边缘外伸的第二电极层构成让位台阶，避免第二电极层拉丝粘连可变层。

进一步，所述蚀刻步骤中还包括，将板材通过粘接膜固定到载板上，粘接膜为热解膜。

进一步，所述让位槽形成步骤中，使用激光切割可变层，可变层的无拉丝和放射性向外膨胀。

进一步，所述让位台阶形成步骤中，使用切割刀切割第二电极层，切割刀切割至粘接膜上半部分，保证第二电极层完全切断。

进一步，所述让位台阶形成步骤中还包括，在切割后的板材顶面贴附连接膜并翻转，粘接膜加热后解胶撕去。

进一步，该制作方法中，电极层为金属铜层，可变层为聚乙烯和石墨颗粒复合层。

本发明申请：通过激光切割和切割刀切割一起使用，切割平整度高，切割稳定，可以高效解决拉丝和放射性外膨胀问题，保证切割质量，整个切割效率也得到了提升；让位槽宽度＜切割道口宽度，避免第一电极层和可变层的拉丝相互粘连；让位槽宽度-切割刀宽度≥50μm，由于让位台阶的外伸和让位槽的让位空间，拉丝不会直接接触到中部的可变层，不会对周边线路产生影响，在第二电极层蚀刻出缺口，第二电极层拉丝减少，切割皱褶减少。

附图说明

图1为现有的芯板可变电阻器件的结构示意图；

图2为本发明申请一种可变电阻器件的制作方法的实施例一的蚀刻步骤的示意图；

图3为本发明申请一种可变电阻器件的制作方法的实施例一的让位槽形成步骤的示意图；

图4为本发明申请一种可变电阻器件的制作方法的实施例一的让位台阶形成步骤的示意图；

图5为本发明申请一种可变电阻器件的制作方法的实施例一得到的产品结构图；

图6为本发明申请一种可变电阻器件的制作方法的实施例二的蚀刻步骤的示意图。

图中标记说明： 第一电极层1、切割道口2、让位槽3、让位台阶4、第二电极层5、可变层6、缺口7。

具体实施方式

为了更好地了解本发明申请的目的、结构及功能，下面结合附图1-附图6，对本发明申请提出的一种可变电阻器件的制作方法，做进一步详细的描述。

在半导体领域，有一种芯板可变电阻器件（附图1所示），即两面涂覆金属层，中间间隔复合材料的芯板单元，这种可变电阻器件主要由两个部分构成，电极层部分和可变电阻层部分，可变电阻层部分并不限定为单层结构，可以为多层结构，电极层部分为设置在可变电阻层两个面的金属层，构成可变电阻器件的触点，可以为铜、铜合金、铝、铝合金等所组成的金属电极；可变电阻层部分是由导电高分子复合材料构成，导电高分子复合材料由高分子基体材料和导电填料按一定的体积比组成，该体积比具体根据产品特征决定，高分子基体材料可以为环氧树脂、硅氧树脂、聚乙烯、偏二氟乙烯中的一种，导电填料可以为炭黑、石墨烯、碳纳米管、金属颗粒、金属纤维、金属氧化物颗粒中的一种或几种，本申请以铜为金属电极、聚乙烯和石墨颗粒的复合材料为可变电阻层，且设置一层可变电阻层。

可变电阻器件的工作原理为：当温度升高或者降低时，复合材料的芯材膨胀或者收缩，导致电阻值增加或减小，从而电路断开或接通；正常情况下，电路电流通过作为触点的一电极层，流向可变电阻层，可变电阻层中的石墨颗粒具有导电性能，将电流导通至作为触点的另一电极层；当电路温度升高时，电路导通情况改变，热膨胀系数是指物体由于温度改变而有胀缩现象，其变化能力以等压(压力一定)下，单位温度变化所导致的体积变化，石墨的热膨胀系数的大致范围为（1～3）×10^-6/K，聚乙烯的热膨胀系数大，最高可达（200～240）×10^-6/K，热膨胀系数受物质形态、纯度等因素的影响，会有变化，但可以确定导电填料石墨颗粒的热膨胀系数远远小于高分子基体材料聚乙烯的热膨胀系数，所以，随着电路温度的升高，高分子基体的体积随着温度发生热膨胀，而导电填料的热膨胀却几乎可以忽略不计，在宏观上就表现为导电填料的体积分数下降，等效于导电填料被“稀释”，聚乙烯是绝缘材料，从而导致该复合材料的电阻率急剧升高，电路断开；反之，电路连通，可以根据产品的用途需求，选择不同的高分子基体材料和导电填料，以及改变两者的体积比，使得可变电阻层的电阻变化范围适合于运用场景。

整板的芯板作为可变电阻器件时，需要根据实际产品的需求将整板的芯板切割为大小合适的单元件，传统的切割方式容易造成电极层和可变电阻层的拉丝，切割时振动不稳，容易飞料。

实施例一

请参阅附图2-附图5，本发明申请一种可变电阻器件的制作方法，包括以下步骤：

蚀刻步骤：提供具有电极层和可变层的板材，蚀刻第一电极层1，以形成切割道口2，可变层6部分表面暴露于切割道口2；

让位槽3形成步骤：沿切割道口2切割可变层6，形成让位槽3，第二电极层5部分表面暴露于让位槽3，让位槽3宽度＜切割道口2宽度，避免第一电极层1和可变层6的拉丝相互粘连；

让位台阶4形成步骤：于让位槽3处继续切断第二电极层5，形成器件单元，切割宽度＜让位槽3宽度，切割后边缘外伸的第二电极层5构成让位台阶4，以避免第二电极层5拉丝粘连可变层6。

一种可变电阻器件的制作方法，具体的工艺流程为：

S1：提供具有电极层和可变层的板材，将板材通过粘接膜固定到载板上；

S2：蚀刻第一电极层1，形成切割道口2，可变层6部分表面暴露于切割道口2；

S3：沿切割道口2切割可变层6，形成让位槽3，第二电极层5部分表面暴露于让位槽3；

S4：于让位槽3处继续切断第二电极层5，形成器件单元；

S5：在切割后的板材顶面贴附连接膜并将整体翻转，粘接膜加热后撕去；

S6：转移和取用连接膜上粘接的器件单元。

请参阅附图2、S1、S2和蚀刻步骤，本申请中采用的是具有铜材质的电极层和聚乙烯与石墨颗粒复合材质的可变层的芯板，第一电极层1设置在可变层6的上方，第二电极层5设置在可变层6的下方，通过半导体封装领域常用的化学蚀刻方法蚀刻第一电极层1，在蚀刻之前事先使用保护膜贴在芯板上，只留下待蚀刻部分，化学药液蚀刻时，其他地方被保护膜防护，而不被蚀刻掉，未贴膜的地方被蚀刻出切割道口2，通过控制化学蚀刻药液的浓度、蚀刻时间等参数来控制切割道口2的蚀刻情况，可变层6部分表面暴露于切割道口2，切割道口2的位置根据实际产品的情况来设定，板材通过粘接膜固定在载板上，粘接膜为热解膜，是以聚酯膜为基材，涂布特殊压敏胶，并以透明PET离型膜为基材形成，适用于电子产品生产等工艺的表面保护，在一定温度（200℃左右）下具有失粘功能，便于移除，提高效率。

请参阅附图3、S3和让位槽3形成步骤，使用激光的切割方式沿切割道口2切割可变层6，形成让位槽3，激光切割是由激光器所发出的水平激光束经一定角度的全身射镜变为垂直向下的激光束，后经透镜聚焦，在焦点处聚成一极小的光斑，光斑照射在可变层6上时，使材料很快被加热至气化温度，蒸发形成孔洞，随着光束对材料的移动，并配合辅助气体（有二氧化碳气体、氧气、氮气等）吹走熔化的废渣，使孔洞连续形成宽度很窄的切缝，完成对材料的切割，即形成让位槽3，激光切割相比切割刀等其他切割方式，不会出现可变层6的拉丝，避免可变层6拉丝影响到封装工艺中该可变电阻器的周边线路，甚至造成短路，而且切割平整度高，不会出现切口处放射性向外膨胀，平整的切口给周边线路预留更大的走线空间，放射性向外膨胀会占据周边线路的走线空间，影响封装尺寸，第二电极层5部分表面暴露于让位槽3，让位槽3宽度＜切割道口2宽度，避免第一电极层1和可变层6的拉丝相互粘连，避免第一电极层1被激光切割，第一电极层1由于金属特性，导热性好，激光切割的热量容易被第一电极层1传递，高热会影响后续的加工，激光切割时，通过控制光斑直径和激光前进速率，从而控制激光的灼烧时间和能量，若不控制激光的能量，灼烧时高热很容易使得热解膜失效，进而出现切割飞料、斜切等不良现象。

请参阅附图4、S4和让位台阶4形成步骤，使用切割刀于让位槽3处继续切割第二电极层5，切割刀可以根据产品需要对应选择不同的尺寸，让位槽3宽度比切割刀宽度至少大50μm，即让位槽3宽度-切割刀宽度≥50μm，本申请以让位槽3为100μm，切割刀宽度为50μm为例，切割刀下切至粘接膜的上半部分，以保证粘接膜上方的第二电极层5被完全切断，形成器件单元，粘接膜不能完全切断，切断后的粘接膜，将其去除的工作量将增加，效率低，由于切割宽度＜让位槽3宽度，切割后第二电极层5暴露于让位槽3的边缘部分外伸，形成两边的让位台阶4，即单边的让位台阶4外伸长度≥25μm，使得切割刀切割第二电极层5时，金属材质跟随滚动的切割刀朝向让位槽3方向拉丝，由于让位台阶4的外伸和让位槽3的让位空间，拉丝不会直接接触到中部的可变层6，且由于金属特性，拉丝会比较短，不会像材质较软的聚乙烯的可变层6拉丝那样长，故不会对周边线路产生影响。

请参阅附图5、S5和S6，切割完成后，在各个器件单元的第一电极层1的表面贴附一整个连接膜，之后翻转、加热解胶，将翻转位于顶层的粘接膜撕去，器件单元转移到连接膜上，连接膜可以是UV膜，便于转移和取用器件单元。

本申请通过激光切割和切割刀切割一起使用，切割平整度高，切割稳定，可以高效解决拉丝和放射性外膨胀问题，保证切割质量，整个切割效率也得到了提升；让位槽3宽度＜切割道口2宽度，避免第一电极层1和可变层6的拉丝相互粘连；让位槽3宽度-切割刀宽度≥50μm，由于让位台阶4的外伸和让位槽3的让位空间，拉丝不会直接接触到中部的可变层6，不会对周边线路产生影响。

实施例二

请参阅附图6，工艺步骤与实施例一均相同，唯一的区别在于，蚀刻步骤中，第一电极层1蚀刻出切割道口2后，进一步的，继续在第二电极层5蚀刻出缺口7，缺口7关于切割道口2的中轴线左右对称，缺口的最高点所在的平面与第二电极层5顶面的距离≥10μm，以减少金属拉丝，不完全蚀刻掉而保留大于10μm左右的金属材质，切割时，切割刀所需要切割的金属减少，拉丝减少，而且第二电极层5与热解膜的粘接牢固，不会出现飞料的情况，同时很大程度上减少切割皱褶。

可以理解，本发明申请是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明申请的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明申请的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明申请的精神和范围。因此，本发明申请不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本发明申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明申请所保护的范围内。

Claims (6)

1.一种可变电阻器件的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

蚀刻步骤：提供具有电极层和可变层的板材，蚀刻第一电极层，形成切割道口，可变层部分表面暴露于切割道口；

让位槽形成步骤：沿切割道口切割可变层，形成让位槽，第二电极层部分表面暴露于让位槽，让位槽宽度＜切割道口宽度，避免第一电极层和可变层的拉丝相互粘连；

让位台阶形成步骤：于让位槽处继续切断第二电极层，形成器件单元，切割宽度＜让位槽宽度，切割后边缘外伸的第二电极层构成让位台阶，避免第二电极层拉丝粘连可变层。

2.根据权利要求1所述的可变电阻器件的制作方法，其特征在于，所述蚀刻步骤中还包括，将板材通过粘接膜固定到载板上，粘接膜为热解膜。

3.根据权利要求2所述的可变电阻器件的制作方法，其特征在于，所述让位槽形成步骤中，使用激光切割可变层，可变层无拉丝和放射性向外膨胀。

4.根据权利要求3所述的可变电阻器件的制作方法，其特征在于，所述让位台阶形成步骤中，使用切割刀切割第二电极层，切割刀切割至粘接膜上半部分，保证第二电极层完全切断。

5.根据权利要求2所述的可变电阻器件的制作方法，其特征在于，所述让位台阶形成步骤中还包括，在切割后的板材顶面贴附连接膜并翻转，粘接膜加热后解胶撕去。

6.根据权利要求1所述的可变电阻器件的制作方法，其特征在于，该制作方法中，电极层为金属铜层，可变层为聚乙烯和石墨颗粒复合层。